研究分子在不同环境中的群体行为,对我们了解物质的本质至关重要。所以,对想要展开发现之旅的我来说,罗森鲍姆的实验室无疑是最适合不过的起点。在这里,在超低的温度下,一切都以慢动作上演,宇宙最基本成分的真正本质说不定会因而被披露。我想要找到证据,证明物理宇宙的组成部分(我们认为已经全部认识到的)是可以发生根本改变的。我也好奇,观察者效应之类的量子行为会不会发生在次原子的世界之外,即发生在日常生活的世界。古典物理学认为,世界上的所有物体与生物都是不可逆转的事实,最终化的集合,只有透过牛顿物理学的“蛮力”,才可加以改变。但罗森鲍姆在他制冷机里取得的发现,说不定能提供重要线索,说明世界上所有的物体与生物如何由意念的能量所影响,甚至最终改变。
根据热力学第二定律,宇宙中的任何物理过程,都是从较大的能量状态渐减为较小的能量状态。例如,投掷一块石头到河里会产生涟漪,但涟漪会逐渐变小,最终停止。一杯热咖啡放久了必然变冷。任何事物都会不可避免地分崩离析,换言之,任何事物的旅程只有一个方向:从有序走向无序。
但罗森鲍姆相信,事情未必绝对如此。根据他近年对无序系统的研究,某些物质在某些环境下会违背“无序状态法则”,也就是变得紧密而不是分崩离析。物质可以向相反的方向行进,即可以从无序走向有序吗?
在十年的时间里,罗森鲍姆和他在詹姆斯·弗兰克研究所的学生一直对一小块氟化锂钬盐进行研究。在他的制冷机里放着那样一片完整的玫瑰色结晶,它比笔尖还要小,被包裹在两层铜线圈里。罗森鲍姆对自旋玻璃做过多年实验以后,被这些令人眼花缭乱的小标本所吸引,他们是地球上最自然的磁性物质之一。当它的内部结构被改变得面目全非,变成一种无序物质之后,这一特质最适合用来研究无序状态。
罗森鲍姆首先命令实验室的工作人员,将钬、氟和锂(周期表里的第一种金属元素)相结合,制出结晶。结合出来的氟化锂钬盐协调一致、可以预见,是种高度有秩序的物质,每一个原子就像微型罗盘一样,全都指向北方。罗森鲍姆蓄意破坏盐块的原始结构,交代实验室一次一点,挖掉里面许多的钬原子,改放入钇(一种不具天然磁力的银色金属元素),最后得出奇怪的合成物,一种称为“四氟化钇锂钬”的盐。
在除去合成物几乎所有的磁性成分后,罗森鲍姆创造出一种自旋玻璃合成物,这里头的原子全都指向各自喜欢的方向。他通过非计划性的方式,漫不经心地创造出诡异的新化合物,灵活地操作类似钬这种元素所拥有的基本特性,这个过程有点类似最终以物质来控制物质本身。靠着这种新的自旋玻璃合成物,罗森鲍姆几乎可以全凭喜好改变合成物的特性:让所有原子都指向同一个方向,或是以某种随机模式冷冻它们。
然而,罗森鲍姆的无所不能却碰到了限制,这种钬混合物以某种方式自行运作,而不是按其他规则。有一件事情他无法做到,那就是使它们遵守基本的热力法则。不管他把制冷机温度降得多低,里面的原子就是拒绝按照指定的方向排列,它们就犹如一支不肯齐步走的军队。如果说罗森鲍姆对自旋玻璃来说是万能的上帝,那合成物就是不听话的亚当,倔强地拒绝遵守上帝设定的最根本的法律。